CN107674954A

CN107674954A - 利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法

Info

Publication number: CN107674954A
Application number: CN201710855632.XA
Authority: CN
Inventors: 吴润; 刘娅琴; 吴腾; 柯德庆; 周和荣; 向志东
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Science and Technology WHUST
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-02-09
Anticipated expiration: 2037-09-20
Also published as: CN107674954B

Abstract

本发明具体涉及一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法。其技术方案是：先将粗轧后的低碳钢在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为60～100%；再以80~150℃/s的速率冷却至540～710℃，然后保温5～12s或空冷5～12s，最后层流冷却至室温。所述低碳钢的化学成分是：C≤0.10wt%，Mn为0.5～1.6wt%，Si≤0.35wt%，Nb≤0.030wt%，Al为0.02～0.06wt%，Cr≤0.75wt%，P≤0.048wt%和S≤0.005wt%，其余为铁和不可避免的杂质。本发明工艺简单、合金元素含量较低和所得到的多相钢综合性能好。

Description

利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法

技术领域

本发明属于提高多相钢综合性能技术领域。具体涉及一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法。

背景技术

强度高、塑韧性好和具有冷成形性能的钢是钢铁企业开发的重点之一，双相钢属于这类钢，具有屈强比低、连续屈服、初始加工硬化速率高、强度与延伸率良好匹配和高烘烤硬化等特性，被广泛用于汽车领域，能够减轻车身重量和保障运行安全。传统热轧双相钢，添加了Mo等合金元素，以抑制珠光体和贝氏体的形成，并降低马氏体的临界冷速，以便中温卷取时可获得铁素体+马氏体的双相组织。然而，采用较高的合金成分，不但恶化了钢的焊接性能，而且还提高了成本。目前的研究现状况具体是：

1）有些钢虽然强度级别较高，但是有部分或个别两个性能指标却偏低。如“一种980MPa级热轧双相钢及其制造方法”（CN 201610451301.5）专利技术，该技术所述钢在终轧后以大于或等于100℃/s的冷速超快冷至600~700℃，空冷5~10秒，再以30~50℃/s的冷速水冷至200℃以下卷取，最后以20℃/h冷速冷却至室温。所得铁素体+马氏体双相钢强度高达980MPa，屈强比0.54左右，但是由于马氏体体积分为65~80%，尺寸为15~20μm，双相钢延伸率A₈₀为13%左右，塑性较差，冷成形性能一般。又如“一种热轧多相钢板及其制造方法”（CN200710038395.4）专利技术，公开了一种两段式冷却生产贝氏体+马氏体+少量铁素体+微量残余奥氏体多相钢的方法。该钢板强度在1000MPa左右。但是由于硬相马氏体和贝氏体过多，钢板的延伸率A₈₀为13%左右，屈强比为0.64。同样，硬相过多不利于钢板的冷成形性能。

2）有些在控冷时既采用前置式超快冷又采用后置式超快冷，不止一次采用超快冷技术，这样的控冷手段对设备要求高而且设备压力大，同时增加了成本。如“一种热轧多相钢板的生产方法”（CN 201610513728.3，）专利技术，公开了一种热轧后四段式控冷生成多相钢的方法。该多相钢强度级别虽较高，但控冷第一段和第三段分别采用了前置式超快冷和后置式超快冷，控冷设备复杂且要求高。

3）有些钢不添加或添加少量合金，虽成本低，但是综合性能稍差。如“一种热轧双相钢及其生产方法”（CN201310414988.1）专利技术，公开了一种采用快速冷却、空冷和层流冷却生产铁素体+马氏体双相钢的方法，该技术虽不添加贵重合金元素，不需要增加超快冷设备，成本低，但强度偏低，在650MPa左右，并不能保证冷弯性能。“一种前置式超快冷制备热轧双相钢的方法”（CN 201210085758.0）专利技术，公开了一种用前置式超快冷制备热轧双相钢的方法，制备的双相钢强度虽为650~700MPa，但未涉及冷加工性能。

4）有些钢合金含量较高，工艺复杂而成本高。如“一种低屈强比高强度热轧双相钢板及其生产方法”（CN 201210320176.6）专利技术，公开了一种热轧后驰豫、冷却和空冷等三步冷却以生产双相钢的方法。所得双相钢抗拉强度为740~810MPa，该钢中添加了一定量的Mo、Ni、Cu、Ti、V等贵重合金元素，增加了钢板的制造成本，同时也提高了钢板的冷裂纹敏感指数Pcm，提高了焊接难度。又如“一种低屈强比高强度钢板及其制造方法”（CN201210168133.0）专利技术，所制备的钢板Mo的含量较高为0.2~0.8%，Ti含量为0.01~0.02%,，还需要进行正火热处理，生产周期也长。再如“一种800MPa级低屈强比结构钢板及其生产方法”（CN201010599469.3）专利技术，该技术需要进行回火热处理，生产的钢板：Mo含量为0.15~0.3%，Cu含量为0.2~0.4%，Ni含量为0.2~0.4%，Ti含量为0.008~0.03%，V含量为0.008~0.04%，B含量为0.0008~0.0015%。较高的合金添加量不仅增加了钢板的制造成本，也提高了钢板的冷裂纹敏感指数Pcm值，提高了焊接难度。该技术生产的钢板强度虽在800MPa左右，但是延伸率不足，低至11.5%，且屈强比高至0.86。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法，该方法工艺简单、合金元素含量较低和所制备的多相钢综合性能好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将粗轧后的低碳钢在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为60～100%；再以80~150℃/s的速率冷却至540～710℃，然后保温5～12s或空冷5～12s，最后层流冷却至室温。

所述低碳钢的化学成分是：C≤0.10wt%，Mn为0.5～1.6wt%，Si≤0.35wt%，Nb≤0.030wt%，Al为0.02～0.06wt%，Cr≤0.75wt%，P≤0.048wt%和S≤0.005 wt %，其余为铁和不可避免的杂质。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极的效果：

第一、本发明在终轧后经超快冷工艺将轧件冷却到铁素体相变区间，由于冷速大和相变过冷度大，驱动力增加，铁素体形核速度增加，产生细晶强化，能显著提高钢的强度，明显改善其强韧性。

第二、本发明在钢的奥氏体非完全再结晶区采用较大压下率进行精轧，超快冷将钢中所积累的大量形变亚结构保留至相变，有利于调控钢的组织。这些亚结构影响到540℃～710℃的新相铁素体生产，除晶粒细小外，还促使部分奥氏体转变为有利于冷成形性的多边形铁素体，而非贝氏体或针状铁素体。同时形变亚结构促进碳、锰等合金元素向剩余奥氏体中扩散和富集，增加剩余奥氏体的稳定性和淬透性，有利于调控马氏体和残余奥氏体组织，5～12s的铁素体转变后，再水冷到Ms点以下，使钢中富碳奥氏体转变成为马氏体和稳定的残余奥氏体。获得的铁素体+马氏体+残余奥氏体多相钢不仅强度高和韧性好，且具有优异的冷加工性能。

第三，本发明不添加Mo、Ni、Cu、Ti、V等贵重合金元素，所添加的Nb和Cr含量较低，Mn低于1.6%，减少铸坯中的偏析，降低了钢板的Pcm值，和焊接难度，而且钢中不含Ni、Cu等合金有利于废钢的回收利用，属于环保型钢。

本发明得到的多相钢为铁素体+马氏体+残余奥氏体多相组织，铁素体是软的基体组织，高强度和高硬度的马氏体弥散分布其中，有少量残余奥氏体。所得到的多相钢力学性能是：屈服强度Rp_0.2为415~455MPa；抗拉强度R_m为795~850MPa；延伸率A₅₀为21~26%；屈强比为0.5~0.545；加工硬度指数n为0.11~0.17。

因此，本发明工艺简单、合金元素含量较低和所得到的多相钢综合性能好。

附图说明

图1是本发明所得到的一种多相钢的光学显微镜照片；

图2是图1所示多相钢的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法。先将厚度为30.0mm的低碳钢粗轧后在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为60～80%；然后以95~135℃/s的速率冷却至540～640℃，再空冷6～11s，使钢中部分生成铁素体，最后层流冷却至室温，获得铁素体+马氏体+残余奥氏体多相钢。

所述低碳钢的化学成分是：C为0.01~0.09wt%，Mn为0.5～1.0wt%，Si为0.10~0.25wt%，Nb为0.020~0.030wt%，Al为0.04～0.06wt%，Cr为0.20~0.75wt%，P为0.020~0.048wt%和S≤0.005 wt %，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例所得到的多相钢的力学性能是：屈服强度Rp_0.2为422~439MPa；抗拉强度R_m为820~838MPa；延伸率A₅₀为22~24%；屈强比为0.5~0.535；加工硬度指数n为0.15~0.17。

实施例2

一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法。先将厚度为30.0mm的低碳钢粗轧后在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为80～100%；再以110~150℃/s的速率冷却至580～680℃，空冷5～10s，使钢中部分生成铁素体，最后层流冷却至室温。

所述低碳钢的化学成分是：C为0.02~0.10wt%，Mn为1.1～1.6wt%，Si为0.20~0.35wt%，Nb为0.015~0.025wt%，Al为0.03～0.05wt%，Cr为0.10~0.65wt%，P为0.010~0.038wt%和S≤0.005 wt %，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例得到的多相钢的力学性能是：屈服强度Rp_0.2为438~455MPa；抗拉强度R_m为835~850MPa；延伸率A₅₀为21~24%；屈强比为0.515~0.545；加工硬度指数n为0.11~0.13。

实施例3

一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法。先将厚度为30.0mm的低碳钢粗轧后在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为70～90%；再以80~120℃/s的速率冷却至610～710℃，然后保温7～12s，使钢中部分生成铁素体，最后层流冷却至室温。

所述低碳钢的化学成分是：C≤0.08wt%，Mn为0.8～1.3wt%，Si≤0.15wt%，Nb≤0.020wt%，Al为0.02～0.04wt%，Cr≤0.55wt%，P≤0.028wt%和S≤0.005 wt %，，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例所得到的多相钢的力学性能是：屈服强度Rp_0.2为415~428MPa；抗拉强度R_m为795~825MPa；延伸率A₅₀为23~26%；屈强比为0.5~0.542；加工硬度指数n为0.13~0.15。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极的效果：

第一、本具体实施方式在终轧后经超快冷工艺将轧件冷却到铁素体相变区间，由于冷速大和相变过冷度大，驱动力增加，铁素体形核速度增加，产生细晶强化，能显著提高钢的强度，明显改善其强韧性。

第二、本具体实施方式在钢的奥氏体非完全再结晶区采用较大压下率进行精轧，超快冷将钢中所积累的大量形变亚结构保留至相变，有利于调控钢的组织。这些亚结构影响到540℃～710℃的新相铁素体生产，除晶粒细小外，还促使部分奥氏体转变为有利于冷成形性的多边形铁素体，而非贝氏体或针状铁素体。同时形变亚结构促进碳、锰等合金元素向剩余奥氏体中扩散和富集，增加剩余奥氏体的稳定性和淬透性，有利于调控马氏体和残余奥氏体组织，5～12s的铁素体转变后，再水冷到Ms点以下，使钢中富碳奥氏体转变成为马氏体和稳定的残余奥氏体。获得的铁素体+马氏体+残余奥氏体多相钢不仅强度高和韧性好，且具有优异的冷加工性能。

第三，本具体实施方式不添加Mo、Ni、Cu、Ti、V等贵重合金元素，所添加的Nb和Cr含量较低，Mn低于1.6%，减少铸坯中的偏析，降低了钢板的Pcm值，和焊接难度，而且钢中不含Ni、Cu等合金有利于废钢的回收利用，属于环保型钢。

本具体实施方式得到的多相钢为附图所示的铁素体+马氏体+残余奥氏体多相组织，铁素体是软的基体组织，高强度和高硬度的马氏体弥散分布其中，有少量残余奥氏体。图1为实施例2得到的一种多相钢的光学显微镜照片；从图1可知：白亮部分为铁素体，灰黑色部分为马氏体岛，少量浅灰色为残余奥氏体；图2是图1所示多相钢的扫描电子显微镜照片，从图2可知，凹下去部分为铁素体，凸出部分为马氏体，同时可以看到凹下去组织中有多边形铁素体，马氏体岛弥散分布在铁素体基体中。

本具体实施方式所制得的多相钢力学性能是：屈服强度Rp_0.2为415~455MPa；抗拉强度R_m为795~850MPa；延伸率A₅₀为21~26%；屈强比为0.5~0.545；加工硬度指数n为0.11~0.17。

因此，本具体实施方式工艺简单、合金元素含量较低和所得到的多相钢综合性能好。

Claims

1.一种利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法，其特征在于先将粗轧后的低碳钢在Ac₃～910℃区间精轧，精轧压下率累积为60～100%；再以80~150℃/s的速率冷却至540～710℃，然后保温5～12s或空冷5～12s，最后层流冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的利用热轧后形变亚结构提高多相钢综合性能的方法，其特征在于所述低碳钢的化学成分是：C≤0.10wt%，Mn为0.5～1.6wt%，Si≤0.35wt%，Nb≤0.030wt%，Al为0.02～0.06wt%，Cr≤0.75wt%，P≤0.048wt%和S≤0.005 wt %，其余为铁和不可避免的杂质。